باحثون صينيون يحققون طفرة كبيرة في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم

يدعي باحثون في الصين أنهم حققوا إنجازًا كبيرًا في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم، إذ ضاعفوا الكثافة الطاقية -مقدار الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها نسبةً إلى حجمها ووزنها- مقارنةً بأفضل بطاريات شركة تسلا المتقدمة.

تُعَد بطاريات الليثيوم مكونًا أساسيًا في المركبات الكهربائية بفضل كثافة طاقتها العالية، التي تمكنها من تخزين قدر كبير من الطاقة في حزم صغيرة وخفيفة نسبيًا، وهو أمر ضروري لقطع مسافات طويلة بشحنة واحدة.

 حاليًا تبلغ كثافة الطاقة لأفضل بطاريات تسلا نحو 300 وات-ساعة لكل كيلو جرام، طور الباحثون في جامعة تيانجين بطارية بكثافة تتجاوز 600 وات-ساعة لكل كيلوجرام.

كلما زادت الكثافة الطاقية، صغرت البطارية وخف وزنها، ما يعزز مدى المركبة وأداءها.

إن تجاوز قيود بطاريات الليثيوم الحالية من أبرز مشكلات الجيل الحالي من بطاريات الليثيوم هو السائل الداخلي، المعروف باسم (الإلكتروليت)، الذي تنتقل من خلاله أيونات الليثيوم. تكمن المشكلة في أن هذا الإلكتروليت قد يتكدس بمرور الوقت، إذ تُحاط كل أيون ليثيوم بأخرى، مكونة بنية صلبة ومنظمة تحد من كفاءة البطارية واستقرارها وأدائها.

نشر الباحثون الصينيون نتائجهم في مجلة Nature، إذ وصفوا ابتكارهم الجديد بأنه إلكتروليت صُمم ببنية أقل تنظيمًا وأكثر عشوائية، تسمح للأيونات بالحركة بحرية أكبر. وكتبوا في تقريرهم: «يُسهم تصميم الإلكتروليت غير الموضعي في تجاوز القيود الجوهرية للإلكتروليتات التقليدية، بإحداث بيئة إذابة فائقة الاضطراب، ما يقلل الحواجز الديناميكية، ويثبت الواجهات، ويوفر إمكانات هائلة لتطورات تحولية في أداء البطاريات».

عند اختبار البطارية الجديدة، حققت كثافة طاقية بلغت 604.2 وات-ساعة لكل كيلوجرام، وحافظت على استقرارها لأكثر من 100 دورة شحن وتفريغ. ولم يشتعل الإلكتروليت عند تعريضه للهب المكشوف، وعمل في درجة حرارة -60 مئوية دون أن يتجمد.

حاليًا تُعد هذه البطارية دليلًا على المفهوم وليست جاهزة بعد للإنتاج الكمي، إذ لا تزال بحاجة إلى اختبارات واسعة النطاق في ظروف الاستخدام الواقعية للتحقق من أدائها وسلامتها.

لكن إذا أمكن توسيع نطاق هذا الابتكار، فإن إمكاناته ستكون هائلة: بطاريات أخف وزنًا وأطول عمرًا ستُضاعف مدى المركبات الكهربائية وتقلل من وقت الشحن. وقد تمتد تطبيقاتها إلى ما هو أبعد من السيارات الكهربائية، لتشمل تحسين تخزين الطاقة في شبكات الطاقة المتجددة، وتطوير بطاريات أكثر أمانًا وذات سعة أعلى لمجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.